VoIP em redes peer-to-peer

Abstract

A utilização da rede IP para transportar voz (VoIP) trouxe vantagens face à rede pública de comutação de circuitos fundamentalmente porque oferece potencialmente uma qualidade superior de chamada, maior largura de banda com menores custos e melhor utilização de recursos. Contudo, a arquitetura do VoIP utiliza servidores centrais para armazenar a informação dos utilizadores e a sua respetiva localização, o que torna o sistema vulnerável a ataques de negação de serviço (DoS) e traz problemas de escala. A utilização de redes peer-to-peer pode contribuir para minimizar estes problemas, já que estas redes, pela sua natureza distribuída, permitem armazenar a informação de utilizadores e respetivas localizaçõs em vários nós, o que torna possível que, em vez dos pedidos serem todos canalizados para um mesmo servidor, sejam distribuídos por vários servidores. Os peers que constituem redes peer-to-peer, além de armazenarem a informação de forma distribuída, podem trazer outras vantagens, como por exemplo, o encaminhamento de dados entre nós da rede. Com vista a melhorar o desempenho, pensou-se em tirar partido do encaminhamento na rede peer-to-peer. Além de permitir contornar Firewalls e/ou NATs, permite que a media seja encaminhada por caminhos alternativos, obtendo melhor qualidade de serviço que nem sempre o caminho definido pela rede permite oferecer. Neste trabalho foi desenvolvida uma aplicação VoIP, em JAVA, capaz de se integrar e tirar partido de uma rede peer-to-peer, totalmente baseada em SIP, que foi desenvolvida num trabalho anterior. O facto do protocolo adotado para a criação e manutenção da rede ser o SIP, facilitou a integração entre as duas componentes, uma vez que o uso do SIP é utilizado em várias operações de sinalização requeridas pelo VoIP. Neste sentido foram propostas alterações na arquitetura, bem como um protocolo de reencaminhamento automático das chamadas pela rede peer-to-peer, com um número ajustável de saltos, de modo a mostrar melhorias em termos de desempenho global da rede. A implementação JAVA foi testada em ambiente emulado com o emulador CORE, com uma topologia e vários cenários de teste, que permitiram comprovar que as alterações propostas permitem efetivamente acomodar mais chamadas com os mesmos recursos.

Voice over Internet Protocol (VoIP) potentially offers a several advantages compared to the PSTN (Public Switched Telephone Network) fundamentally, a higher call quality, greater bandwidth at lower cost and better infrastructure utilization. However, the architecture of VoIP uses central servers to store user information and their respective location, which makes the system vulnerable to DoS(Denial of Service) attacks and causes problems of scalability. The use of peer-to-peer networks can minimize these problems, because their distributed nature, can store the information of users and respective locations on multiple nodes, which makes possible, instead of the requests are all received by a single server, be distributed across multiple servers. The peers in the peer-to-peer network, besides store the information, also can provide other advantages, such as the relay of voice packets between network nodes. To improve performance, we thought taking advantage of relay in peer-to-peer network. Besides allowing bypass firewalls and/or NAT, allows voice data to be forwarded for alternative paths, obtaining better quality of service when the direct path of the networt can't offer that quality. In this master thesis we developed a JAVA VoIP application, able to integrate and take advantage of a peer-to-peer network, entirely based on SIP, which was developed in a previous work. The fact the protocol adopted for the creation and maintenance of peerto- peer network be the SIP, facilitated the integration between the two components, since the use of SIP is used in various signaling operations required by VoIP. In this way, we proposed architectural changes in the peer-to-peer network, and a protocol for automatic call forwarding by peer-to-peer nodes, with an adjustable number of hops, in order to show improvements in terms of global network performance. The JAVA implementation has been tested on a emulated environment with CORE emulator, with a topology and various test scenarios, which can prove the proposed alteration permit e ectively accommodate more calls with the same resources.